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视频光学接触角测量仪测试高温高压条件下岩芯与原油的接触角值

视频光学接触角测量仪测试高温高压条件下岩芯与原油的接触角值。本次测试图片来源于文献《Wettability Determination of the Crude Oil-Reservoir Brine-Reservoir Rock System with Dissolution of CO2 at High Pressures and Elevated Temperatures》(Energy & Fuels 2008, 22, 2362–2371)。我们采用了该文献第2366页最后一张图,并用photoshop作了背景杂点擦除。处理后接触角液滴图片如下所示:

岩芯与原油接触角图片 视频光学接触角测量仪

我们采用了视频光学接触角测量仪分析软件中的基于真实液滴法(RealDrop)的Young-Laplace方程拟合法,计算其接触角值,并用椭圆拟合法作为对比进行分析。最后,将真实液滴法的测试数据与Select plane法的Young-Laplace方程拟合法进行的测值结果对比。

1、视频光学接触角测量仪分析软件中的基于真实液滴法(RealDrop)的Young-Laplace方程拟合法测值结果。

通过视频光学接触角测量仪的分析软件,该图片的接触角值计算结果平均值为112.698度。文献公布值为118.7度。

视频光学接触角测量仪 测试岩芯与原油的接触角值

从分析结果来看,明显的该样品的接触角值左、右两边是不一样的。且从拟合效果来看,拟合度非常高。

2、视频光学接触角测量仪分析软件中的基于椭圆拟合的测值结果。

视频光学接触角测量仪 椭圆拟合结果

通过如上分析可以看出,在椭圆拟合与真实液滴法Young-Laplace方程拟合均拟合度高的时候,其测值结果比较接近。

3、基于Select Plance的Young-Laplace方程拟合法的视频光学接触角测量仪的测值结果。基于该方法的接触角测量仪软件拟合得到的接触角值为118度。与文献值接近。

从该视频光学接触角测量仪软件的拟合来看,左侧的拟合度较高,但右侧拟合度较低。从放大图片可以明显看到,该视频光学接触角测量仪拟合液滴右侧时,液滴的真实轮廓与拟合曲线之间明显存在偏差。这也正是其测值偏大的原因。

视频光学接触角测量仪

同样的软件,如果采用椭圆拟合,拟合结果与科诺的值非常接近,拟合的接触角值为110度。

视频光学接触角测量仪 测试岩芯与原油的接触角值

4、其他视频光学接触角测量仪公司采用基于Select plane算法时拟合接触角值时的效果与上述的软件基本一样。

视频光学接触角测量仪 测试接触角值

放大的接触角测量图(拟合效果图。从图片中可以明显看到,左侧的拟合效果非常差,右侧的拟合效果较好。且从拟合的接触点来看,其找顶点的位置显然存在误差。因而,最终的接触角测量值变大是必然的。

视频光学接触角测量仪 Young-Laplace方程拟合效果图

 

因而,对于测试原油与岩芯接触角值,特别是在高温、高压条件下,液滴量无法准确控制时,目前为止最合理的接触角测试方法为Young-Laplace方程拟合法。因为,基于Young-Laplace方程拟合法的视频光学接触角测量仪分析软件可以修正重力系数,测值结果更接近于热平衡接触角值。而岩芯表面粗糙度比较高,且原油与岩芯的接触面周转存在化学多样性,因而,很容易理解在不特定视角条件下,原油液滴与岩芯的接触角值出现左、右不对称是非常正常的现象。而事实上,几乎所有的测试样品均难以保证左、右侧接触角值的完全一致性。有时,因视频成像系统的放大率不够等原因,拟合时看上去左、右接触角值是一致的(采用圆拟合)。但事实上,如果成像放大率足够时,角度值左、右不致是肯定的。所以,采用真实液滴法的Young-Laplace方程拟合法,可以测量接触角左、右侧接触角的不一致(与宽高法等方法完全不一样,宽度法无法测试椭球形条件下的接触角值)。目前,该方法我们已经在中国地区申请了专利。类似方法的发明专利,我们公司已经取得专利证书。

   
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